a becco d`anatra

Valvole PE
La soluzione ai problemi
di riflusso con ritegno
a becco d’anatra
L’impatto e la sicurezza ambientale di una qualsiasi opera civile o industriale
sta diventando parte integrante nella valutazione dell’efficienza del progetto.
Il concetto di sviluppo sostenibile rappresenta un riferimento obbligato nella
progettazione di qualsiasi opera. Rimane pertanto irrisolto il problema di
come delineare strategie ambientali e sostenibili in grado di far fronte alle
nuove problematiche nel rispetto della loro integrazione con i sistemi
esistenti, della loro convenienza economica sia a breve che a lungo termine,
di una gestione eco-sostenibile. Analizziamo di seguito le problematiche della
gestione dello scarico di acque meteoriche e fognarie nell’ottica di una
corretta gestione ambientale che tenga conto anche delle future evoluzioni
del corpo recettore e del sistema sociale e territoriale.
sistemi fognari si possono sostanzialmente
suddividere in due principali tipologie: sistemi fognario separato, dove le acque meteoriche e le acque fognarie transitano su circuiti idraulici distinti, e sistemi fognario
misto in cui transitano sia le acque di fognatura
sia quelle meteoriche.
A differenza delle strutture separate, dove il regime idraulico rimane sostanzialmente all’interno di
fluttuazioni dettate dai costumi degli abitanti del
territorio, assumono particolare interesse le strutture fognarie miste dove l’evento meteorico e quindi il relativo deflusso in condotta può mandare in
crisi il funzionamento della rete fognaria.
L’evento meteorico particolarmente abbondante può
provocare un aumento delle portate in transito nella
rete fognarie e una sostanziale modifica del bacino
recettore. Per evitare fenomeni di sovrappressione in
rete e pericolosi rigurgiti che possano comportare
allagamenti del territorio e per contenere le portate
all’impianto di depurazione e ottimizzare il processo,
si predispongono manufatti chiamati notoriamente
scolmatori che permettono, la dove possibile, lo scarico delle acque in esubero. Una volta raggiunto un
prestabilito carico in rete, questi spurghi verranno
scaricati in corpi ricettori (quali per esempio mare,
fiume o lago) nel rispetto delle normative vigenti in
I
materia. Le stesse problematiche sono ovviamente
trasferibili alla gestione della rete di scarico delle
acque piovane.
Il semplice funzionamento di scarico può essere
però assoggettato al riflusso delle acque del corpo
recettore all’interno del sistema fognario o della
rete di scarico. Questo problema si manifesta
quando il livello dell’acqua presente nel corpo
ricettore si trova ad una quota superiore della
quota di scorrimento delle tubazioni.
Questo tipo di problematiche è tipico delle zone
pianeggianti in cui il carico a monte dello scarico
generalmente non supera mai il metro di colonna
d’acqua e tende ad azzerarsi in concomitanza con
eventi meteorici anche di bassa entità.
Per prevenire il riflusso delle acque del corpo
recettore è essenziale disporre di organi di difesa
in grado di contrastare l’ingresso dell’acqua del
bacino recettore all’interno della rete.
Il metodo più diffuso per sopperire a queste problematiche è l’installazione lungo lo scaricatore di
dispositivi antiriflusso. Essi devono innanzitutto
garantire il normale deflusso nell’ambiente recettore degli scarichi di sfioramento e devono impedire l’ingresso dell’acqua del corpo recettore all’interno del sistema fognario durante gli eventi
meteorici.
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Valvole PE
Le soluzioni tecnologiche devono essere facilmente integrabili con gli attuali sistemi di costruzione
delle reti fognarie o di acque bianche.
I dispositivi antiriflusso devono inoltre rispondere
ad un’altra serie di requisiti fondamentali tra cui:
■ una perfetta tenuta idraulica in tutte le condizioni di carico a valle
■ blocco delle esalazioni dei cattivi odori tipici
negli ambienti fognari
■ un’ottima resistenza all’aggressione fisico-chimica delle acque del corpo recettore e del sistema fognarie responsabili di facili erosioni e corrosioni
■ una perdita di carico limitata anche in condizioni
di massimo deflusso tale da garantire il funzionamento dello scarico durante gli eventi “critici”
di intense precipitazioni meteoriche o di fluttuazioni cicliche del bacino recettore, come per
esempio le maree
■ devono essere progettati in un’ottica di tecnologia sostenibile, ossia garantire, in una prospettiva a lungo termine, il mantenimento della loro
efficienza, un regolare funzionamento di esercizio senza la necessità di predisporre continui
interventi manutentivi e una gestione agevole e
vantaggiosa di tutti gli interventi di controllo.
Tra le diverse tipologie di valvola antiriflusso oggi
in commercio, dove sicuramente le valvole a clapet sono sempre state le più utilizzate,
un’interessante novità tecnologica nella movimentazione di fluidi industriali e civili e negli scaFigura 1
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richi di acque reflue è rappresentata da una valvola di ritegno TIDEFLEX™ prodotta dalla società
statunitense Red Valve, avente la singolare forma
“a becco d’anatra”. La particolare conformazione
conferisce alla valvola delle proprietà che la rendono interessante in molte applicazioni riguardanti scarichi industriali e civili. La sua invenzione
risale agli anni ‘80 quando l’EPA (Enviromental
Protection Agency), un’organizzazione Statu nitense che si occupa della protezione ambientale, ha affidato uno studio di fattibilità per la soluzione del problema dei riflussi degli scarichi industriali e civili, alla società statunitense Red Valve
che vantava una lunga esperienza nella produzione di valvole industriali con corpo in gomma.
Queste valvole sono state realizzate interamente
in elastomeri sintetici impregnati di una fibra in
poliestere che garantisce resistenza, elasticità,
protezione dall’abrasione di solidi sospesi e dall’aggressione di agenti marini e atmosferici, e una
lunga durata. Inoltre, la struttura delle valvole
TIDEFLEX è stata creata in modo da rispondere
pienamente ai requisiti di progetto sia riguardo
alla pressione richiesta per l’apertura, sia per la
contro-pressione esterna in modo da ottimizzare
le condizioni di flusso. Esse riescono a scaricare
anche con piccole differenze di pressione tra
interno ed esterno, mentre il riflusso è impedito
sia dalla elasticità delle pareti che dall’azione
della pressione sulle pareti esterne della parte
terminale (becco) della valvola. L’elasticità della
struttura mantiene la valvola chiusa anche in
assenza di contro-pressione. L’idraulica di queste
valvole è stata esaurientemente studiata da laboratori di Idraulica di diverse Università Americane.
Riescono a garantire un deflusso iniziale con
appena 2-3 cm di carico, un deflusso alla portata
massima di progetto con 12-15 cm di carico e una
resistenza a contro pressione fino a 4-5 m di battente. Le valvole possono essere realizzate in
diverse tipologie di elastomero sintetico a seconda dell’impiego che sono chiamate a svolgere,
dell’ubicazione dove vengono installate e dalla
natura chimica del refluo.
L’ultima generazione di valvole a becco d’anatra è
stata progettata per permettere una loro integrazione all’interno dei pozzetti attualmente usati
nella costruzione delle reti fognarie (figura 1). Tre
modifiche sostanziali sono state introdotte per far
fronte alle diverse esigenze:
■ il fondo piatto che consente il posizionamento
sul fondo del pozzetto senza dove inserire un
adattatore
■ il becco curvo, che consente di ridurre al minimo
le perdite di carico assoggettabili alla valvola e
consente di ridurre gli spessori della valvola, e
di conseguenza le perdite di carico, mantenendo
inalterata l’integrità strutturale della valvola
stessa. Il becco curvo non può collassare come
invece accade per un becco piatto
■ le perdite di carico progettabili a priori in funzione dell’applicazione. Questo rende la valvola
integrabile in un spettro molto ampio di possibili applicazioni.
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Valvole PE
Figura 2
Figura 3
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In figura 2 si evidenzia come un singolo pozzetto
può rappresentare un nodo di confluenza per differenti tubazioni ognuna delle quali munita di valvola di ritegno.
Questo aspetto rende le tre tubazioni completamente indipendenti ed evita che ci sia un travaso da
una rete ad un’altra. Il pozzetto è ispezionabile e
consente una manutenzione veloce del sistema
antiriflusso; la completa assenza di parti meccaniche rende questa soluzione tecnologica quasi completamente esente da manutenzione.
Il corretto dimensionamento idraulico delle valvole
le rende adatte ad un’ampia gamma di applicazioni che vanno dagli scarichi in zone lagunari a scan° 81
richi in alta montagna, o in
generale, in presenza di forti
pendii. Il primo caso è caratterizzato da carici idraulici molto
bassi a monte della valvola. Per
questo motivo è impor tante
dimensionare correttamente la
valvola antiriflusso per impedire
che riduca sostanzialmente la
por tata di efflusso; generalmente si ricorre a valvole con
parete sottile in grado di scaricare anche con pochi centimetri
di carico idraulico a monte.
L’aggiunta di un semplice dispositivo antiriflusso all’interno
di pozzetti e tubazioni preserva
l’integrità e il funzionamento
della rete fognaria e ne facilita
enormemente la gestione a
breve e lungo termine.
Il secondo caso, quello degli
scarichi in alta montagna, è
generalmente caratterizzato da
una esigenza opposta, in cui è
necessario smorzare l’elevato
carico idraulico che si può generare tra monte e valle della valvola in presenza di dislivelli di
quota. In questo caso la valvola
a becco d’anatra ha la funzione
principale di dissipare l’energia
potenziale dell’acqua in energia
cinetica favorendo un moto
rotatorio dell’acqua all’interno
del pozzetto come indicato in
figura 1. Questa soluzione tecnologica è semplice, poco
costosa e consente di evitare
sovraccarichi idraulici nelle reti
fognarie situate in territori non
pianeggianti. In questo caso la
valvola deve essere opportunamente dimensionata per garantire un’efficiente deviazione del
flusso d’acqua e fungere da dissipatore.
In figura 3 viene riportato un
esempio costruttivo e funzionante di valvole a becco
d’anatra integrate in normali pozzetti e in grado di
dissipare un salto idraulico di parecchie decine di
metri. La valvola viene installata su una estremità
della tubazione in ingresso all’interno del pozzetto.
Anche in questo caso, come nel precedente, la
manutenzione è praticamente inesistente. Il materiale elastomerico di cui è composta la rende resistente all’abrasione di sospensioni solide normalmente presenti in questi scarichi.
Oltre a garantire una spesa modesta di installazione, la valvola a becco d’anatra si integra efficientemente con i sistemi già esistenti assicurandone una gestione a basso costo ed ecosostenibile.
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